WCDMA系統(tǒng)概述(2003-12-12方宗平修改)

WCDMA系統(tǒng)概述1華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散前言現(xiàn)在在移動通信領(lǐng)域最流行的一個詞就是：3G！那么什么是3G？3G究竟能給我們帶來什么樣的精彩生活？今天我們就一起來認(rèn)識一下3G！2華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散課程目標(biāo)了解移動通信系統(tǒng)的發(fā)展與演進(jìn)

了解IMT-2000的一些基本知識；掌握CDMA技術(shù)相比其它多址技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)；了解WCDMAFDD模式的技術(shù)特點(diǎn)學(xué)習(xí)完本課程，您將能夠：3華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散課程內(nèi)容

T第一章CDMA原理概述第二章覆蓋增強(qiáng)技術(shù)第三章無線資源管理概述第四章WCDMAFDD的技術(shù)特點(diǎn)4華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散CDMA原理概述無線傳播環(huán)境多址技術(shù)和雙工技術(shù)CDMA原理和Rake接收機(jī)5華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散多徑環(huán)境時間接收信號強(qiáng)度發(fā)射信號6華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散衰落發(fā)射數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)7華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散衰落距離(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落8華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散頻率選擇性衰落窄帶系統(tǒng)大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強(qiáng)度強(qiáng)度大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強(qiáng)度強(qiáng)度寬帶系統(tǒng)9華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散移動信道的多徑特征電磁傳播－反射、散射和繞射無線環(huán)境中的信號衰減分成三部分：幅度衰減較大的路徑損耗伴隨中等幅度衰減的具有對數(shù)正態(tài)分布特性的慢變化成分－大尺度變化衰減幅度較小的快變化成分－小尺度衰落兩類典型小尺度衰落包絡(luò)分布的描述方法瑞利分布（非視距傳播）萊斯分布（視距傳播）10華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散無線信道模型高斯噪聲信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重接收信號發(fā)射信號信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重11華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散典型無線移動信道的分類靜態(tài)信道（static）戶內(nèi)信道戶外到戶內(nèi)人行道信道車載信道移動信道（moving）生死信道（birth-death）12華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散CDMA原理概述無線傳播環(huán)境多址技術(shù)和雙工技術(shù)CDMA原理和Rake接收機(jī)13華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散多址技術(shù)：時分多址頻分多址碼分多址雙工技術(shù)：時分雙工頻分雙工多址技術(shù)與雙工技術(shù)14華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散頻率時間TDMA時間頻率FDMA頻率時間碼字CDMA傳統(tǒng)多址技術(shù)碼分多址技術(shù)（直接擴(kuò)頻方式）多址技術(shù)圖示15華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散碼分多址（CDMA）多用戶共享同一頻率，頻譜利用率大大提高；CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)－系統(tǒng)內(nèi)用戶存在互相之間的干擾；CDMA系統(tǒng)的用戶容量是軟容量，當(dāng)用戶數(shù)目增加時，對所有用戶而言，系統(tǒng)性能下降；相應(yīng)當(dāng)用戶數(shù)目減少時，系統(tǒng)性能提高；16華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散CDMA的幾種不同形式直接擴(kuò)頻碼分多址（DS－CDMA）多用戶完全同一時間、同一地點(diǎn)占用同一頻率資源可以使用RAKE接收技術(shù)；利用宏空間分集，多個基站同時監(jiān)聽；實(shí)現(xiàn)軟切換，大大降低切換掉話率，提升服務(wù)質(zhì)量。跳頻碼分多址（FH－CDMA）單一用戶單一時刻占用的頻譜帶寬較窄，占用頻率隨時間變化按一定規(guī)律跳變，跳變規(guī)律由地址碼確定。跳時碼分多址（TH－CDMA）單一用戶不定時占用較寬的頻譜，占用的時間按一定規(guī)律改變，時間改變的規(guī)律由地址碼確定。17華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散CDMA示意圖18華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散CDMA系統(tǒng)基本框圖信源編碼信道編碼擴(kuò)頻調(diào)制信源譯碼信道譯碼解擴(kuò)解調(diào)無線信道19華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散簡單的CDMA發(fā)射接收機(jī)框圖DS－CDMA信號發(fā)射/接收機(jī)20華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散CDMA原理概述無線傳播環(huán)境多址技術(shù)和雙工技術(shù)CDMA原理和Rake接收機(jī)21華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散幾個為什么為什么CDMA系統(tǒng)更加抗干擾？為什么CDMA系統(tǒng)更加保密？為什么CDMA手機(jī)更加環(huán)保？22華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散碼字的自相關(guān)和互相關(guān)不同用戶采用不同的擴(kuò)頻碼字x1(t)，x2(t)…其自相關(guān)特性決定了多徑干擾特性其互相關(guān)特性決定了多址干擾特性自相關(guān)函數(shù)R(τ)=<x1(t)，x1(t+τ)>互相關(guān)函數(shù)V(τ)=<x1(t)，x2(t+τ)>23華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散CDMA的碼生成技術(shù)隨機(jī)序列（貝努利序列）0和1個數(shù)各一半1或者0連續(xù)個數(shù)的概率，連續(xù)一個為1/2，連續(xù)兩個為1/4，連續(xù)三個為1/8，…移位序列和原序列有一半相同，另一半不同m序列由移位寄存器生成是最大長度的線性移位寄存器序列，周期是2n-1（n為移位寄存器長度）其自相關(guān)函數(shù)只有一個最大值（延遲為零處），其他均為-1，單值性符合貝努利序列性質(zhì)24華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散Gold序列Gold序列由兩個優(yōu)選的m序列異或而成自相關(guān)函數(shù)有多值，沒有m序列好比m序列多得多由于Gold序列具有良好的自相關(guān)性質(zhì)，用于碼分多址中區(qū)分基站和用戶良好的自相關(guān)性質(zhì)決定了其分段序列之間互相關(guān)很小，可以用于區(qū)分用戶，進(jìn)行多址25華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散Gold序列生成Gold序列的隨機(jī)性好，符合偽隨機(jī)序列的特性0和1發(fā)生的相對頻率各為1/2，連續(xù)出現(xiàn)0或1的概率小，用于加擾26華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散OVSF&WalshOVSF碼的互相關(guān)為零，相互完全正交。Walsh與OVSF碼一樣27華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散擴(kuò)頻因子與業(yè)務(wù)速率符號速率×擴(kuò)頻因子＝碼片速率如WCDMA，碼片速率＝3.84MHz，擴(kuò)頻因子＝4，則符號速率＝960Kbps；cdma2000-1x，碼片速率＝1.2288MHz，擴(kuò)頻因子＝64，則符號速率＝19.2Kbps；符號速率＝（業(yè)務(wù)速率＋校驗(yàn)碼）×信道編碼×重復(fù)或打孔率如WCDMA，業(yè)務(wù)速率＝384Kbps，信道編碼＝1/3Turbo碼，符號速率＝960Kbps；cdma2000-1x，業(yè)務(wù)速率9.6Kbps，信道編碼＝1/3卷積碼，符號速率＝19.2Kbps；28華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散擴(kuò)頻與解擴(kuò)（DS-CDMA）擴(kuò)頻解擴(kuò)碼片符號數(shù)據(jù)擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻信號=數(shù)據(jù)×碼字?jǐn)U頻碼數(shù)據(jù)=擴(kuò)頻信號×碼字1-11-11-11-11-129華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散擴(kuò)頻與解擴(kuò)（DS-CDMA）期望信號其他用戶信號期望的擴(kuò)頻信號擴(kuò)頻碼解擴(kuò)后的數(shù)據(jù)其他擴(kuò)頻信號積分后的其他信號1-11-11-18-81-18-8解擴(kuò)后的其他信號相關(guān)接收機(jī)的基本操作積分后的數(shù)據(jù)處理增益30華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散CDMA寬帶擴(kuò)頻技術(shù)有效地利用無線信道的頻率選擇性衰落擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼信號合并CDMA過程中的頻譜變化窄帶信號fP(f)寬帶信號P(f)f噪聲P(f)f噪聲+寬帶信號P(f)f信號與噪聲分離P(f)f31華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散Rake接收機(jī)32華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散采用RAKE接收機(jī)，有效利用了信道相干時間形成的時間分集效應(yīng)；寬帶傳輸系統(tǒng)，利用了信道的頻率分集效果碼字的多址傳輸，利用了多用戶分集的效果信號在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性擴(kuò)頻因子靈活變換，有助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)的傳輸頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM，頻率復(fù)用系數(shù)WCDMA為1，GSM為1～18。支持軟切換和更軟切換支持新技術(shù)的應(yīng)用，如多用戶檢測WCDMA有下行發(fā)射分集，而GSM沒有CDMA在無線信道中傳輸?shù)膬?yōu)勢33華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散課程內(nèi)容

T第一章CDMA原理概述第二章覆蓋增強(qiáng)技術(shù)第三章無線資源管理概述第四章WCDMAFDD的技術(shù)特點(diǎn)34華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散覆蓋增強(qiáng)技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)35華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散是通過自然界無線傳播環(huán)境中的獨(dú)立（或至少高度不相關(guān)）多徑信號來實(shí)現(xiàn)的相對投資低廉克服小尺度衰落（由移動臺附近物體的復(fù)雜反射引起），可以采用雙天線接收分集克服大尺度衰落（由于周圍環(huán)境地段和地物的差別而導(dǎo)致的陰影區(qū)引起），可以選擇一個所發(fā)信號不在陰影區(qū)的基站－位置選擇發(fā)射分集發(fā)射分集技術(shù)還用來提高無線通信中單用戶的峰值吞吐率分集技術(shù)36華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散空間分集空間發(fā)射分集空間接收分集極化分集：利用水平分量和垂直分量的不相關(guān)性頻率分集：寬帶信號時間分集：以超過信道相干時間的時間間隔重復(fù)發(fā)射信號，RAKE接收機(jī)，認(rèn)為：一個碼片時間>信道的相關(guān)時間分集技術(shù)37華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散最大比合并在接收端由N個分集支路，經(jīng)過相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，在送入檢測器進(jìn)行監(jiān)測等增益合并在接收端由N個分集支路，經(jīng)過相位調(diào)整后，按照相等的增益系數(shù)，同相相加，在送入檢測器進(jìn)行監(jiān)測選擇性合并在N個分集支路中選擇具有最大信噪比的支路作為輸出分集接收合并技術(shù)38華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散前向鏈路容量是當(dāng)前CDMA蜂窩系統(tǒng)容量的瓶頸，WCDMA標(biāo)準(zhǔn)在發(fā)射分集上的應(yīng)用上進(jìn)行了深入的研究，提出了新的發(fā)射分集方案，提高前向鏈路容量；開環(huán)發(fā)射分集基于時空塊編碼的發(fā)射天線分集（STTD）SCH上的時間切換傳輸分集（TSTD）閉環(huán)發(fā)射分集，F(xiàn)BI域WCDMA的發(fā)射分集39華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散基于時空塊編碼的發(fā)射天線分集40華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散SCH上的時間切換傳輸分集41華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散閉環(huán)發(fā)射分集42華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散不同多徑分集的接收效果43華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散覆蓋增強(qiáng)技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)44華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散現(xiàn)有結(jié)果：(Arraycomm，京瓷)針對DCS-1800和PHS的產(chǎn)品，提高覆蓋范圍230%降低要求基站數(shù)目70%，平均降低成本40%實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵：多波束形成技術(shù)自適應(yīng)干擾抑制技術(shù)空時二維的RAKE接收技術(shù)多通道的信道估計和均衡技術(shù)智能天線研究45華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散降低來自其他方向的干擾，提高所需信號方向的接收靈敏度擴(kuò)大基站的覆蓋范圍，改善信號的傳輸質(zhì)量智能天線原理46華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散全向小區(qū)三扇區(qū)小區(qū)智能天線小區(qū)智能天線的小區(qū)配置47華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散智能天線可以對高速率用戶進(jìn)行波束跟蹤，起到空間隔離、消除干擾的作用；大大增加系統(tǒng)容量；增加覆蓋范圍，改善建筑物中和高速運(yùn)動時的信號接收質(zhì)量；提高信號接收質(zhì)量，降低掉話率，提高語音質(zhì)量；減少發(fā)射功率，延長移動臺電池壽命；提高系統(tǒng)設(shè)計時的靈活性。智能天線的優(yōu)點(diǎn)48華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散對智能天線支持的分析WCDMA標(biāo)準(zhǔn)能夠更好的支持智能天線技術(shù)49華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散覆蓋增強(qiáng)技術(shù)分集技術(shù)智能天線技術(shù)多用戶檢測技術(shù)50華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散當(dāng)前的CDMA接收機(jī)基于RAKE原理，將其他用戶的干擾視為噪聲基于RAKE的CDMA系統(tǒng)的容量受干擾的限制最優(yōu)接收機(jī)是聯(lián)合檢測所有的信號，并將其他用戶的干擾從期望的信號中減去（信號的相干特性是已知的，干擾是確定的）多用戶檢測（MUD）稱為聯(lián)合檢測和干擾對消，降低了多址干擾，從而提高系統(tǒng)的容量多用戶檢測可以有效緩解遠(yuǎn)近效應(yīng)問題多用戶檢測技術(shù)51華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散本章小結(jié)問題：為什么CDMA系統(tǒng)更加抗干擾？為什么CDMA系統(tǒng)更加保密？為什么CDMA手機(jī)更加環(huán)保？答案要點(diǎn)：CDMA解擴(kuò)過程產(chǎn)生擴(kuò)頻增益空中傳輸信號能量低，不易被發(fā)現(xiàn)；擴(kuò)頻碼的保密作用空中傳輸信號能量低，對其它系統(tǒng)的干擾比較小。52華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散課程內(nèi)容

T第一章CDMA原理概述第二章覆蓋增強(qiáng)技術(shù)第三章無線資源管理概述第四章WCDMAFDD的技術(shù)特點(diǎn)53華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散無線資源管理綜述RRM－RadioResourceManagementWCDMA系統(tǒng)是一個自干擾的系統(tǒng)，功率的使用在CDMA系統(tǒng)中是矛盾的：提高針對某用戶的發(fā)射功率能夠改善該用戶的服務(wù)質(zhì)量QoS另一方面，由于CDMA系統(tǒng)的自干擾性，這種提高會帶來對其他用戶干擾的增加，從而導(dǎo)致接收質(zhì)量的降低功率是最終的無線資源，最有效地使用無線資源的唯一手段就是嚴(yán)格控制功率的使用。RRM無線資源管理的工作就是結(jié)合QoS（QualityofService）目標(biāo)對功率進(jìn)行管理。54華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散RRM的目的RRM的目的：保證CN所請求的QoS增強(qiáng)系統(tǒng)的覆蓋提高系統(tǒng)的容量55華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散RRM的任務(wù)信道配置：為了保證CN所請求的QoS，需要將QoS映射成接入層的一些特性，從而利用接入層的資源為本連接服務(wù)。功率控制：在保證CN所請求的QoS的前提下，使用戶的發(fā)射功率最小，從而減少該UE對于整個系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的容量和覆蓋。移動性管理：在UE移動時繼續(xù)維持QoS負(fù)載控制：接入一定數(shù)量的UE后，需要確保整個系統(tǒng)的負(fù)載保持在穩(wěn)定的水平，以保證系統(tǒng)中每條連接的QoS

。貫穿整個RRM過程的主線：保證QoS，節(jié)約功率56華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散RRM的運(yùn)行機(jī)制無線資源管理或控制的運(yùn)行機(jī)制：按照各算法功能的具體需求進(jìn)行配置（包括信道參數(shù)配置和測量控制的配置）；獲取測量報告，了解當(dāng)前的無線資源狀況；對當(dāng)前的測量報告所表征的當(dāng)前無線資源狀況和當(dāng)前的連接現(xiàn)狀進(jìn)行判斷，作出相應(yīng)的無線資源調(diào)整命令（如切換判決、切換參數(shù)調(diào)整、信道重配置、目標(biāo)SIR調(diào)整、接入?yún)?shù)調(diào)整等）57華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散本章小結(jié)本章主要介紹了：主要介紹了無線資源管理算法的基本原理、目的、任務(wù)及運(yùn)行機(jī)制。58華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散課程內(nèi)容

T第一章CDMA原理概述第二章覆蓋增強(qiáng)技術(shù)第三章無線資源管理概述第四章WCDMAFDD的技術(shù)特點(diǎn)59華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散WCDMAFDD模式技術(shù)規(guī)范調(diào)制方式：上行：QPSK；下行：QPSK語音編碼：AMR信道編碼：卷積碼和Turbo碼解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)發(fā)射分集方式：TSTD、STTD、FBTD功率控制：上下行閉環(huán)功率控制，開環(huán)功率控制基站同步方式：支持異步和同步的基站運(yùn)行信號帶寬：5MHz；碼片速率：3.84Mcps60華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散WCDMA與GSM空中接口的主要區(qū)別WCDMA

GSM載波間隔5MHz200KHz